WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

При проведении технологической операции по предупреждению поглощений гидромониторной обработкой ствола скважины высоконапорными струями глинистых растворов и суспензий геолого-техническая система «скважина – проницаемый пласт» включает в себя объект воздействия – скважину и проницаемый пласт, внешнюю среду – затопленную струю и параметры воздействия – технологические параметры управления гидромониторной кольматацией (элементы 1.1 – 1.3, рисунок 2). При этом факторы 1.1.1.6, 1.1.1.7, 1.2.3 и 1.2.4 являются параметрами, целенаправленное управление которыми на практике невозможно, однако они также оказывают непосредственное влияние на эффективность работы затопленной струи.

Применительно к системе «скважина – проницаемый пласт» при ликвидации поглощений в качестве объекта воздействия рассматриваются скважина и проницаемый пласт, внешней среды – тампонажные смеси, при Рисунок 2 – Геолого-техническая система «Скважина-проницаемый пласт» при предупреждении поглощений помощи которых происходит воздействие, а параметров воздействия – технологические параметры управления изоляционной операцией (элементы 1.1 – 1.3, рисунок 3).

Таким образом, технологический процесс борьбы с поглощениями в процессе бурения нефтяных и газовых скважин при системном подходе включает в себя две составляющие – статическую (геолого-техническая система «скважина – проницаемый пласт» при предупреждении и ликвидации поглощений) и динамическую (регламентирование самих технологических операций и последовательности их выполнения).

Для оперативного получения достоверной информации о наличии и характеристиках поглощающих пластов требуется выбор и обоснование метода исследования проницаемых интервалов, который бы отвечал таким требованиям как оперативность, достоверность и не требовал дополнительных специальных средств, т.е. максимально совмещался с производственным процессом бурения. Для этого был проведён сравнительный анализ существующих способов исследований поглощающих пластов. Рассмотрены такие способы исследования как наблюдение за гидравлическим состоянием и поведением скважины в процессе бурения, расходометрия, телеметрия, каверно- и профилеметрия, термометрия, радиоактивный каротаж и гидродинамические исследования. В работе показано, что среди рассмотренных методов поставленным требованиям отвечает только метод гидродинамических исследований скважин, который включает в себя метод опрессовки и метод нагнетания жидкости на нескольких режимах, позволяющий получить гидродинамическую (интегральную) характеристику – индикаторную зависимость поглощающего пласта.

В данном разделе также рассмотрены существующие способы предупреждения поглощений (технологическая остановка процесса бурения, регулирование подачи буровых насосов, снижение скорости спуска инструмента, кольматация интервала поглощающих пород гидромониторными Рисунок 3 – Геолого-техническая система «Скважина-проницаемый пласт» при ликвидации поглощений струями, регулирование плотности, реологических и закупоривающих свойств промывочной жидкости). Показано, что из всех методов наиболее эффективным является управляемая обработка проницаемых пород высоконапорными гидромониторными струями глинистого раствора, совмещённая с процессом бурения скважин, обладающая двумя важными преимуществами перед другими технологиями:

Во-первых, она позволяет устранить саму причину поглощений – гидродинамическую связь ствола скважины с проницаемым интервалом.

Во-вторых, при рассмотрении процесса строительства скважины с системной точки зрения гидромониторная кольматация позволяет создать условия, близкие к оптимальным для проведения следующего этапа борьбы с поглощениями – изоляции поглощающих пластов высокой проницаемости, т.е.

непосредственно ликвидации поглощений.

Далее в разделе рассматриваются механизмы снижения проницаемости флюидонасыщенных пород при применении методов малых и глубоких проникновений тампонажных систем, а также факторы, интенсифицирующие гидромеханические процессы кольматации и тампонирования проницаемых сред. Показано, что основными технологическими параметрами, определяющими гидравлический режим взаимодействия тампонажных систем с проницаемыми породами, являются перепад давления нагнетания на начало операции ( PН ), подача насосов (расход QН ) и время нагнетания (TН ). При этом основное влияние оказывает перепад давления нагнетания. Как показывают исследования, воздействие давления приводит во времени к повышению концентрации твёрдой фазы суспензии, её реологических характеристик и сокращению сроков формирования цементного камня, что позволяет эффективно изменять свойства тампонажной системы во времени в технологически требуемом направлении. Исходя из этого, становится возможным уточнить требование к разрабатываемой методике: подобрать такое технологически обоснованное сочетание вышеперечисленных параметров, которое будет соответствовать интегральной характеристике поглощающего пласта и обеспечивать наиболее эффективное воздействие гидравлических факторов на процессы кольматации и закупорки проницаемых пород.

В третьем разделе описывается методика, которая находится в основе разрабатываемого программного обеспечения по борьбе с поглощениями при строительстве нефтяных и газовых скважин.

Разрабатываемая методика и основанный на ней программный комплекс предназначен для оптимизации технологических процессов предупреждения поглощений и их гидроизоляции методами малых (гидромониторная кольматация) и регулируемых (режимные нагнетания нетвердеющих и твердеющих тампонажных смесей) проникновений тампонажных растворов и смесей. В соответствии с системными принципами, объём необходимой информации для эффективной борьбы с поглощениями промывочной жидкости и принятия обоснованных решений должен включать максимально полные данные объекта воздействия (скважина и проницаемый пласт). На основе этого создана база данных исходных параметров разрабатываемого программного обеспечения, включающая исходную промысловую информацию по скважине, геолого-физические характеристики и гидравлическое состояние скважины и данные гидродинамических исследований.

Повышение эффективности работ по борьбе с поглощениями возможно за счёт создания методов расчёта, которые бы учитывали такой важный фактор как фильтрационные свойства проницаемого пласта и механизм нагнетания тампонажного раствора. Режим течения вязкопластичных жидкостей при тампонировании трещинных коллекторов определяют следующие факторы:

геологическое строение проницаемых сред, реологические и структурномеханические свойства тампонажных растворов и технологические параметры режима фильтрации в зону поглощения. В предлагаемой методике все встречаемые поглощения относятся к одному из 3-х случаев. Это определяется тем, что в настоящее время известно три основных схемы нагнетания тампонажных растворов из скважины в интервал проницаемых пород: схема бокового, переходного и донного течения, каждая из которых определяет выбор способа расчёта наиболее оптимального объёма тампонажного раствора, необходимого для ликвидации поглощения.

Схема бокового течения выполняется в условиях, когда производительность насоса больше, чем производительность (приёмистость) изолируемого интервала. В данном случае создаваемое в изолируемой зоне избыточное давление обеспечивает необходимые гидравлические условия для движения смеси из ствола скважины в пласт в горизонтально-радиальном, вертикальном и наклонном направлениях одновременно по всей его толщине.

По промысловому опыту установлено, что при боковой схеме нагнетания гидродинамическое поведение скважины характеризуется следующими особенностями. Статический уровень жидкости при восстановлении циркуляции поднимается на устье скважины, и жидкость частично поступает из ствола в приёмную емкость буровых насосов. Перепад давления на кровлю пласта по манометру на устье P 3,0 МПа, коэффициент полной -2 приёмистости K = (0,2 -1,3) 10 м /(c МПа), показатель интенсивности поглощения C = 7,0 - 50 м /ч.

Схема переходного течения жидкости характеризуется на первой стадии технологического процесса изоляции основными показателями донного режима, на второй – с периодическим изменением от донного к боковому и на завершающей стадии – при боковом нагнетании. Внешними признаками поглощающих пластов, изолируемых по переходной схеме, является то, что при гидродинамических исследованиях циркуляция промывочной жидкости не восстанавливается, давление динамического столба жидкости изменяется от 1,-до 2,5 МПа, коэффициент полной приёмистости – K = (1,0 - 2,5) 3 м /(c МПа), интенсивность поглощения C = 40 - 90 м /ч.

Схема донного (гравитационного) нагнетания тампонажных смесей характеризуется формированием зоны повышенного давления в подошвенной области поглощающего пласта и зоны пониженного давления в кровле. При опрессовках поглощающих интервалов, при изоляции которых реализуется донная схема нагнетания тампонажных растворов, циркуляция промывочной жидкости как правило не восстанавливается, давление динамического столба жидкости менее 1,0 МПа, коэффициент начальной приёмистости -2 3 K > 2,5 10 м /(c МПа), интенсивность поглощения C > 90 м /ч. В этом случае для проведения исследования используется высокоструктурированная паста для оценки закупоривающих свойств тампонажных систем, так как применение промывочной жидкости не обеспечивает создания требуемого перепада давления на устье.

В соответствии с принятой классификацией поглощающих пластов для каждого из трёх случаев разработан свой алгоритм расчёта. На рисунке представлен алгоритм расчёта технологических параметров изоляции проницаемых пластов при реализации наиболее распространённой – боковой схемы нагнетания (1 метод).

В данном разделе также представлены параметры управления гидромеханическим процессом кольматации проницаемых сред гидромониторными струями применяемых суспензий и критерии его оптимизации: скорость истечения гидромониторной струи, сила динамического удара струи о преграду, динамическое давление пятна струи на проницаемую поверхность горной породы и время контакта пятна струи с преградой.

Показано, что в условиях скважины на эффективность воздействия гидромониторной струи действует большое количество факторов: форма насадка, свойства промывочной жидкости, гидростатическое давление, наличие механических примесей в среде, продольный и поперечный сносящие потоки, фактор деформации растяжения, действующий на бурильную колонну, продольная и поперечная вибрации насадка, ограниченность размеров подводящего канала, свойства горной породы, низкочастотные и высокоамплитудные изменения динамических давлений на забое скважины. В 1 Начало Расчёт Расчёт пластиНет фактического ческой прочPт<[Pn] давления ности нетверденагнетания ющей смеси Да Расчёт Расчёт объёмов Пересчёт коэффициента вяжущего и общего объёма полной буферной тампонажных приёмистости пасты смесей Расчёт среднего Расчёт общего Пересчёт радиуса объёма допустимой нагнетания при тампонажных пластической исследовании смесей прочности Расчёт средней Определение Уточнение эквивалентной объёма объёма раскрытости продавочной тампонажной каналов жидкости смеси Определение ожидаемого давления прокачивания Конец Рисунок 4 – Алгоритм расчёта технологических параметров поглощающих пород при реализации боковой схемы нагнетания (1 метод) работе рассматривается влияние каждого из перечисленных параметров и на основе этого приводятся требования к устройству для гидромониторной кольматации с целью повышения эффективности проведения работ по гидромониторной обработке ствола скважины.

В четвёртом разделе приводится структура программного обеспечения, схема производства изоляционных работ и результаты апробации разработанного методического комплекса.

В соответствии с рассмотренным ранее алгоритмом работы разработана структура программного комплекса, которая содержит модуль предупреждения и модуль ликвидации поглощений. Структура каждого из модулей одинакова и включает три основные группы интерфейсных окон, содержащие исходные данные, графику и выходные данные. Раздел программы с графикой позволяет производить графическое моделирование технологических процессов по предупреждению и ликвидации поглощений в реальном режиме времени для прогнозирования результатов и эффективности проводимых изоляционных работ.

Порядок проведения изоляционных работ по предупреждению и ликвидации поглощений был скорректирован с учётом рассмотренных ранее системных принципов и применения разработанного программного комплекса.

Комплекс работ по предупреждению поглощений включает этапы, представленные на рисунке 5, а. Проведение изоляционной операции при ликвидации поглощения (рисунок 5, б) включает в себя следующие основные этапы:

1. Предварительная обработка изолируемого интервала глинистым раствором с повышенными структурно-механическими свойствами для замещения в изолируемом интервале промывочной жидкости на раствор с повышенными закупоривающими свойствами, замещение пластовых флюидов на раствор с повышенными закупоривающими свойствами на радиусе нагнетания вяжущего и повышения гидравлических сопротивлений на радиусе тампонирования поглощающих пород.

2. Закачивание вяжущего в режиме, параметры которого приводят к интенсивному обезвоживанию цементного раствора и эффективной реализации механизма снижения проницаемости пород-коллекторов с различными фильтрационными характеристиками за счёт интенсификации процесса кольматации и закупорки проницаемых пород регулированием величин расхода жидкости и давления нагнетания за счёт повышения вязкости, динамического напряжения сдвига, плотности и сокращения сроков схватывания и твердения вяжущего.

1. Бурение скважины 2. Фиксация внешних признаков поглощения 3. Остановка процесса бурения 1. Подготовка к процессу бурения 4. Проведение гидродинамических исследований 2. Получение данных по скважине 5. Занесение данных о поглощении в программу 3. Занесение данных по скважине в программу 6. Получение оптимального способа и параметров изоляции 4. Расчёт оптимальных параметров гидромониторной кольматации 7. Моделирование процесса изоляции 5. Корректировка параметров технологического процесса бурения 8. Проведение изоляционной операции 6. Бурение скважины с применением гидромониторной кольматации при 9. Оценка результатов работ скорректированных параметрах а) б) Рисунок 5 – Технологическая схема производства изоляционных работ:

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»